1. Slijtvastheid van titaniumlegering van klasse 5 en noodzaak van oppervlaktebehandeling
In onbehandelde toestand vertoont de titaniumlegering van klasse 5 slechts een matige slijtvastheid. Onder droge glij-, schurende of wrijvingsomstandigheden heeft het de neiging lijmslijtage en schurende slijtage te ervaren vanwege de relatief lage hardheid en hoge wrijvingscoëfficiënt tegen metalen of keramiek. Bij contact met andere metalen materialen kan de titaniumlegering gemakkelijk vreten, vastlopen of oppervlakteschade oplopen. Daarom wordt oppervlaktebehandeling sterk aanbevolen of zelfs noodzakelijk bij toepassingen waarbij sprake is van relatieve beweging, wrijving, herhaald contact of schurende omgevingen.
Veel voorkomende oppervlaktebehandelingen om de slijtageprestaties te verbeteren zijn onder meer:
Anodiseren: verhoogt de oppervlaktehardheid en corrosieweerstand.
Gasnitreren of plasmanitreren: vormt een harde, slijtvaste laag, waardoor wrijving en slijtage aanzienlijk worden verminderd.
Physical Vapour Deposition (PVD) coatings zoals TiN, DLC of CrN: zorgen voor een extreem hoge oppervlaktehardheid en een lage wrijvingscoëfficiënt.
Thermische oxidatie: verbetert de hardheid en levensduur.
Met de juiste oppervlaktemodificatie kan de slijtvastheid van klasse 5 meerdere keren of zelfs met een orde van grootte worden verbeterd. Voor componenten zoals lagers, tandwielen, assen, bevestigingsmiddelen onder wrijving en glijdende onderdelen is oppervlaktebehandeling dus essentieel om een acceptabele levensduur te bereiken.
2. Prestaties onder dynamische belasting, trillingen en vermoeidheid
Titaniumlegering van klasse 5 is uitstekend geschikt voor dynamische belasting, trillingen en vermoeidheidskritieke toepassingen en is wereldwijd een van de meest gebruikte materialen in dergelijke werkomstandigheden.
Ten eerste heeft het uitstekende prestaties bij hoge-cyclusvermoeidheid, vooral in de hitte-behandelde toestand (oplossing behandeld en verouderd). De vermoeiingssterkte is stabiel en blijft goed behouden bij bedrijfstemperaturen tot 315 graden. Ten tweede heeft het een hoge taaiheid en een goede weerstand tegen scheurgroei, waardoor het bestand is tegen herhaalde trillingen, schokken en wisselende belastingen zonder plotseling te bezwijken. Ten derde helpen de lage elasticiteitsmodulus en hoge sterkte de trillingsenergie te absorberen en de spanningsconcentratie te verminderen in vergelijking met veel hogesterktestaalsoorten.
Typische toepassingen zijn onder meer:
Structurele onderdelen van vliegtuigen, landingsgestellen en motorsteunen staan onder langdurige trillings- en vermoeiingsbelastingen.
Kleppen, drijfstangen en ophangingsonderdelen voor auto's.
Medische implantaten die herhaalde menselijke bewegingsbelastingen ondersteunen.
Maritieme en offshore constructies die worden blootgesteld aan door golven veroorzaakte trillingen en cyclische belasting.
Het ontwerp moet echter scherpe inkepingen, ruwe oppervlaktedefecten of overmatige wrijving vermijden, aangezien deze factoren de levensduur van vermoeiing kunnen verkorten. Met de juiste geometrie, oppervlaktekwaliteit en optionele oppervlaktebehandeling presteert klasse 5 betrouwbaar onder zware dynamische omstandigheden en vermoeidheidsomstandigheden.
Samenvatting
Titaniumlegering van klasse 5 heeft een matige inherente slijtvastheid en vereist meestal een oppervlaktebehandeling vanwege wrijving en slijtage. Ondertussen vertoont het uitstekende prestaties onder dynamische belasting, trillingen en vermoeidheidsomstandigheden en wordt het algemeen erkend als een premium materiaal voor structurele toepassingen met cyclische belasting.
